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Ausgabe 03/2003 |
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Ausgabe 03/2003
Kohlekraftwerke
In zwanzig Jahren abgasfrei?
Fossile Brennstoffe decken heute 60 Prozent der weltweiten Stromerzeugung.
Wünschenswert wären daher hocheffiziente Kohle- und Gaskraftwerke,
die bei der Verbrennung deutlich weniger klimaschädliches Kohlendioxid
freisetzen als heutige Anlagen. Dies ist das Ziel eines Entwicklungskonzepts,
welches das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWA)
in Auftrag gegeben hat: "CO2-Reduktions-Technologien"
(COORETEC).
Die Studie, an der rund 100 Experten aus Forschung, Industrie und Energiewirtschaft
mitwirkten, fasst den aktuellen der Technik zusammen und bewertet
künftige, auch visionäre Entwicklungsmöglichkeiten. Langfristig
will man alle Emissionen einschließlich Kohlendioxid nahezu auf
Null senken. Die notwendigen Technologien lassen sich, so das BMWA,
innerhalb der kommenden 15 bis 20 Jahre bereitstellen.
In diesem Zeitraum müssen in Deutschland wie auch in ganz Europa
zahlreiche Kraftwerke der 60er und 70er Jahre ersetzt werden. Anlagen
einer Gesamtleistung von mehr als 40 Gigawatt in Deutschland, europaweit
über 200 Gigawatt werden nötig. Angesichts dieser gewaltigen
Größenordnung kommen für den Umbau, so schätzt
das BMWA, trotz aller Bemühungen um die erneuerbaren Energien vor
allem fossil gefeuerte Kraftwerke in Frage: „Kohle bleibt auf absehbare
Zeit bei uns und weltweit die wichtigste Stütze einer nachhaltigen
Stromversorgung“, so BMWA-Staatssekretär Georg Wilhelm Adamowitsch.
Die neuen Kraftwerke müssen sowohl wirtschaftlich als auch klima-
und umweltverträglich arbeiten. Eine merklich Senkung der Kohlendioxid-Emissionen
bei vergleichsweise niedrigen Kosten lässt sich am schnellsten
durch die Fortentwicklung bekannter Kraftwerkskonzepte hin zu höheren
Wirkungsgraden erreichen. So soll aus der gleichen Menge an Brennstoff
mehr Energie gewonnen werden. Dabei entspricht jedes Prozent, um das
der Wirkungsgrad des deutschen Kraftwerksparks steigt, der Stromproduktion
eines konventionellen Großkraftwerks oder von mehr als tausend
Windrädern.
Heute am weitesten verbreitet sind Dampfkraftwerke sowie mit Erdgas
befeuerte kombinierte Gas- und Dampfprozesse, so genannte GuD-Kraftwerke.
Letztere liefern die höchsten Wirkungsgrade beim geringsten Kohlendioxid-Ausstoß.
Bereits heute kostengünstig und zuverlässig, legen sie auch
langfristig die Messlatte hoch. Dampfkraftwerke könnten, so die
Studie, ihre heutigen Wirkungsgrade von rund 45 Prozent durch konsequente
Weiterentwicklung bis 2010 auf ca. 51 Prozent steigern. Noch besser
die kombinierten Gas-Dampfturbinenkraftwerke: Von heute um die 58 Prozent
könnte der elektrische Wirkungsgrad bis 2010 auf 62 Prozent wachsen.
Mittelfristig könnten auch neue Kraftwerksprozesse – Prozesse
mit Kohlevergasung, Kohlenstaubverfeuerung unter hohem Druck oder Druckwirbelschichtfeuerung
– einsatzreif werden, die Wirkungsgrade von mehr als 55 Prozent
erwarten lassen. Die Verfahren werden heute schon erprobt, haben sich
bisher kommerziell jedoch noch nicht durchsetzen können. Langfristig
aussichtsreich könnten vor allem so genannte Hybridprozesse sein
– Gasturbinen-Kombi-Kraftwerke mit vorgeschalteten Hochdruck-Hochtemperatur-Brennstoffzellen,
auch in Kombinationen mit Kohlevergasung und GuD-Prozess. Derartige
Anlagen kommen rein rechnerisch auf sehr hohe Wirkungsgrade von rund
70 Prozent.
Bei Nutzung aller Entwicklungsmöglichkeiten können diese Techniken
den heutigen Ausstoß an Kohlendioxid um rund 30 Prozent senken
– eine beachtliche Zahl, angesichts der Tatsache, dass die Stromerzeugung
in Deutschland für gut ein Drittel der Kohlendioxid-Emissionen
verantwortlich ist.
Noch ehrgeiziger ist die Langfristperspektive – ein völlig
Kohlendioxid-freies Kraftwerk. Dazu muss das entstehende Gas aufgefangen
und anschließend deponiert werden. Abscheideprozesse sind zwar
bereits bekannt, müssen jedoch unter Kraftwerksbedingungen noch
untersucht werden. Allerdings sind – je nach Abscheideverfahren
und Kraftwerkskonzept – wohl erhebliche Wirkungsgradeinbußen
von sechs bis 14 Prozent zu erwarten. Bei gleicher Nennleistung des
Kraftwerks wird also zehn bis 35 Prozent mehr Brennstoff benötigt
sowie 30 bis 150 Prozent an zusätzlichen Investitionen.
Speichermöglichkeiten für das abgetrennte Kohlendioxid könnten
in Deutschland erschöpfte Gasfelder bieten, tiefe Salzwasser führende
Grundwasserleiter, so genannte Aquifere, oder wirtschaftlich nicht abbaubare
Kohleflöze (siehe Energie-Perspektiven 3/02: Artikel zu Kohlendioxid-Entsorgung
und Interview " Kohlendioxid
aus Abgasen entfernen"). Ehemalige Kohle- und Salzbergwerke
kommen aus Sicherheitsgründen nicht in Frage; ungelöste Probleme
gibt es auch bei der Deponierung als Trockeneis, der Speicherung im
Meer oder der Umwandlung von Magnesiumsilikaten zu Karbonaten. Die Kosten
für Transport und Speicherung des komprimierten und verflüssigten
Gases werden in der Studie auf etwa 10 bis 24 Euro pro Tonne Kohlendioxid
geschätzt.
imi
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